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基于BGM与ETKF的台风“苏拉”(1209)集合预报的对比试验Ⅰ:路径预报 被引量:11
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作者 智协飞 朱寿鹏 +2 位作者 孙晶 王玉虹 胡航菲 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期776-784,共9页
采用FNL再分析资料和美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)资料,运用中尺度WRF(Weather Research and Forecasting)模式,分别使用增长模繁殖法(Breeding of Growing Mode,BGM)和集合卡尔曼变换方法(Ensemble Transf... 采用FNL再分析资料和美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)资料,运用中尺度WRF(Weather Research and Forecasting)模式,分别使用增长模繁殖法(Breeding of Growing Mode,BGM)和集合卡尔曼变换方法(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF),对1209号台风"苏拉"进行了台风路径的集合预报试验,并对预报效果进行对比分析。结果表明:采用BGM或ETKF初始扰动的集合预报系统,集合平均预报对风场、温度场、位势高度场的预报效果均优于控制预报;ETKF方法的预报改进程度较BGM方法更大,且对风场和温度场预报技巧的优势尤为明显。BGM方法所得到的集合成员离散度小于ETKF方法,对大气真实状态的表征能力不及后者;两种扰动方法的集合平均都明显改善了台风"苏拉"的路径预报结果,尤其是控制预报在福建沿海第二次登陆后移速过快的问题,但对台风登陆位置预报的改进不明显;此外,采用ETKF方法的集合平均对台风"苏拉"路径预报的改进效果远优于采用BGM方法的集合平均预报。 展开更多
关键词 台风“苏拉” BGM etkf 集合预报 路径预报
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Hybrid ETKF-3DVAR方法同化多普勒雷达速度观测资料Ⅰ:模拟资料试验 被引量:11
2
作者 沈菲菲 闵锦忠 +1 位作者 许冬梅 张冰 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2016年第1期81-89,共9页
利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换... 利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换卡尔曼滤波(ensemble transform Kalman filter)得到的集合样本扰动通过转换矩阵直接作用到背景场上,利用顺序滤波的思想得到分析扰动场;然后通过增加额外控制变量的方式把"流依赖"的集合协方差信息引入到变分目标函数中去,在3DVAR框架基础下与观测数据进行融合,从而给出分析场的最优估计。试验结果表明,Hybrid ETKF-3DVAR同化方法相比传统3DVAR可以提供更为准确的分析场,Hybrid方法雷达资料初始化模拟的台风涡旋结构与位置比3DVAR更加接近"真实场",对台风路径预报也有明显改进。通过对比Hybrid S试验与Hybrid F试验发现,Hybrid的正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"信息,集合平均场代替确定性背景场带来的效果并不显著。 展开更多
关键词 HYBRID etkf-3DVAR WRF模式 多普勒雷达 资料
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多物理ETKF在暴雨集合预报中的初步应用 被引量:11
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作者 黄红艳 齐琳琳 +2 位作者 刘健文 黄江平 李崇银 《大气科学》 CSCD 北大核心 2016年第4期657-668,共12页
基于集合转换卡尔曼滤波(ETKF)的初值扰动方法是目前集合预报领域热点方法之一,但应用在短期集合预报中仍存在离散度不够、误差较大等问题。考虑到在区域短期集合预报中,模式不确定性和边界不确定性的影响不能忽略,本文尝试在ETKF生成... 基于集合转换卡尔曼滤波(ETKF)的初值扰动方法是目前集合预报领域热点方法之一,但应用在短期集合预报中仍存在离散度不够、误差较大等问题。考虑到在区域短期集合预报中,模式不确定性和边界不确定性的影响不能忽略,本文尝试在ETKF生成分析扰动的过程中,同时考虑初值不确定性、物理不确定性与边界不确定性,进而构建多初值、多物理、多边界ETKF集合,并以2010年9月30日到10月8日海南岛特大暴雨作为研究个例,对其在暴雨集合预报中的应用展开初步研究,重点分析多种物理参数化过程对预报结果的影响。结果表明,多物理过程的ETKF(多物理ETKF)和单物理过程的ETKF(单一ETKF)均优于对照预报,多物理ETKF优势更加明显,其均方根误差、离散度等指标均得到很好的改善;对于降水采用SAL方法进行检验,发现多物理ETKF对于降水位置的预报有明显的改善,对于特大暴雨的强度预报也略有改善。研究表明,在ETKF初值扰动中加入多种物理过程,可以有效改善短期集合的离散度,提高预报准确率,有良好的发展前景和应用潜力。 展开更多
关键词 集合转换卡尔曼滤波(etkf)集合预报 物理不确定 暴雨预报
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ETKF方法在区域集合预报中的初步应用 被引量:16
4
作者 田伟红 庄世宇 《气象》 CSCD 北大核心 2008年第8期35-39,共5页
理论上,集合卡尔曼变换(ETKF——The Ensemble Trans form Kalman filter)方法产生的集合扰动在观测空间具有等概率分布的特征,这一特点恰好可以弥补业务集合预报中常用的初值生成方法——Breeding方法的不足。依据ETKF理论和方法,利用G... 理论上,集合卡尔曼变换(ETKF——The Ensemble Trans form Kalman filter)方法产生的集合扰动在观测空间具有等概率分布的特征,这一特点恰好可以弥补业务集合预报中常用的初值生成方法——Breeding方法的不足。依据ETKF理论和方法,利用GRAPES-Meso中尺度模式建立了简单的基于ETKF的中尺度集合预报试验平台,并选取2005年11月8—12日出现的一次降雨过程进行集合预报试验,旨在研究ETKF方法用于集合预报时,对随时间变化的区域非线性系统,在有限集合数的条件下的特征。试验结果揭示了利用ETKF方法进行实际区域模式下集合预报的可行性及其一些基本性质,并指出试验当中存在的不足及今后研究的重点。 展开更多
关键词 etkf方法 集合预报 集合扰动
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集合预报最优ETKF初始扰动方法设计及其在暴雨中的应用 被引量:6
5
作者 闵锦忠 蔡瑾婕 刘畅 《气象科学》 北大核心 2018年第5期565-574,共10页
为改进集合转换卡尔曼滤波方法(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)在初始扰动中离散度偏小的问题,考虑引入物理不确定性。使用初始时刻离散度检验两种ETKF初始扰动方案改进的程度,通过动力和水汽条件分析探求改进机制。利用WRF模... 为改进集合转换卡尔曼滤波方法(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)在初始扰动中离散度偏小的问题,考虑引入物理不确定性。使用初始时刻离散度检验两种ETKF初始扰动方案改进的程度,通过动力和水汽条件分析探求改进机制。利用WRF模式构建更新预报系统,选取2014年5月一次暴雨个例进行集合降水预报试验,通过ETKF方法设计两种不同的初始扰动方案。结果表明:在分析循环中引入多物理扰动的初始扰动方案(multi)相比单一物理过程的初始扰动方案(mono)在初始时刻离散度和模拟动力水汽条件以及降水评分上均有较大改进。初始扰动中multi的离散度相比mono整体更优,显然添加了多物理扰动方案的试验对结果有改进作用;在对两种方案的机理分析中,multi对于降水位置的明显改善主要取决于散度及水汽通量散度模拟能力的提高;在离散度分析中,multi方案在强对流区域的改进效果比在整个区域中的更好,而对各变量的离散度和均方根误差之比相当,说明集合预报系统的合理性;对各量级预报结果评分显示,multi方案均呈现较好表现能力。 展开更多
关键词 风暴尺度 集合预报 集合转换卡尔曼滤波 初始扰动
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ETKF初值扰动方法中真实观测及扰动调节因子研究
6
作者 张涵斌 陈静 +1 位作者 汪娇阳 董颜 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第1期197-210,共14页
目前国家气象中心业务GRAPES区域集合预报系统中集合变换卡尔曼滤波(ETKF)方法采用的是模拟观测信息,为进一步完善ETKF方法,拟对ETKF初值扰动通过引入真实探空观测资料,使扰动场能够代表真实观测的不确定信息,改善区域集合预报技巧。真... 目前国家气象中心业务GRAPES区域集合预报系统中集合变换卡尔曼滤波(ETKF)方法采用的是模拟观测信息,为进一步完善ETKF方法,拟对ETKF初值扰动通过引入真实探空观测资料,使扰动场能够代表真实观测的不确定信息,改善区域集合预报技巧。真实观测资料的引入会使得每日的观测数目和分布发生变化,这对ETKF方法而言可能会引起扰动振幅的不稳定,因此在引入真实观测资料的基础上设计了新的扰动振幅调节因子,通过格点空间中离散度和均方根误差关系来对初值扰动振幅进行自适应调整。从初值扰动结构、概率预报技巧以及降水预报效果等方面对比分析了基于模拟观测、真实观测以及真实观测结合新型调节因子的ETKF方案的差异,结果表明:真实探空资料能够有效应用于GRAPES区域集合预报系统中,真实观测资料与模拟观测资料相比较为稀疏,可以获得更大量级的初值扰动振幅;真实观测资料有助于提高区域集合的离散度,但对集合预报准确度以及概率预报结果的提高有限,对于降水预报效果提高也有限;新型的扰动振幅调节因子可以有效获得稳定的初值扰动振幅,并保持ETKF扰动结构,真实观测资料与扰动振幅自适应调节因子相结合,可以有效提高区域集合的概率预报结果,并有效提高降水预报效果。 展开更多
关键词 区域集合预报 etkf (Ensemble TRANSFORM KALMAN filter) 真实观测 扰动调节因子
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Study on ETKF-Based Initial Perturbation Scheme for GRAPES Global Ensemble Prediction 被引量:13
7
作者 马旭林 薛纪善 陆维松 《Acta meteorologica Sinica》 SCIE 2009年第5期562-574,共13页
Initial perturbation scheme is one of the important problems for ensemble prediction. In this paper, ensemble initial perturbation scheme for Global/Regional Assimilation and PrEdiction System (GRAPES) global ensemb... Initial perturbation scheme is one of the important problems for ensemble prediction. In this paper, ensemble initial perturbation scheme for Global/Regional Assimilation and PrEdiction System (GRAPES) global ensemble prediction is developed in terms of the ensemble transform Kalman filter (ETKF) method. A new GRAPES global ensemble prediction system (GEPS) is also constructed. The spherical simplex 14-member ensemble prediction experiments, using the simulated observation network and error characteristics of simulated observations and innovation-based inflation, are carried out for about two months. The structure characters and perturbation amplitudes of the ETKF initial perturbations and the perturbation growth characters are analyzed, and their qualities and abilities for the ensemble initial perturbations are given. The preliminary experimental results indicate that the ETKF-based GRAPES ensemble initial perturbations could identify main normal structures of analysis error variance and reflect the perturbation amplitudes. The initial perturbations and the spread are reasonable. The initial perturbation variance, which is approximately equal to the forecast error variance, is found to respond to changes in the observational spatial variations with simulated observational network density. The perturbations generated through the simplex method are also shown to exhibit a very high degree of consistency between initial analysis and short-range forecast perturbations. The appropriate growth and spread of ensemble perturbations can be maintained up to 96-h lead time. The statistical results for 52-day ensemble forecasts show that the forecast scores of ensemble average for the Northern Hemisphere are higher than that of the control forecast. Provided that using more ensemble members, a real-time observational network and a more appropriate inflation factor, better effects of the ETKF-based initial scheme should be shown. 展开更多
关键词 GRAPES ensemble transform Kalman filter etkf initial perturbation ensemble prediction
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Impact of Assimilating Radiances with the WRFDA ETKF/3DVAR Hybrid System on Prediction of Two Typhoons in 2012 被引量:1
8
作者 许冬梅 黄向宇 +2 位作者 王洪利 Arthur P.MIZZI 闵锦忠 《Journal of Meteorological Research》 SCIE CSCD 2015年第1期28-40,共13页
The impacts of AMSU-A and IASI(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) radiances assimilation on the prediction of typhoons Vicente and Saola(2012) are studied by using the ensemble transform Kalman filter/t... The impacts of AMSU-A and IASI(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) radiances assimilation on the prediction of typhoons Vicente and Saola(2012) are studied by using the ensemble transform Kalman filter/three-dimensional variational(ETKF/3DVAR) Hybrid system for the Weather Research and Forecasting(WRF) model. The experiment without assimilating radiance data in 3DVAR is compared with two experiments using the 3DVAR and ETKF/3DVAR hybrid systems to assimilate AMSU-A radiance,respectively. The results show that AMSU-A radiance data have slight positive impacts on track forecasts of the 3DVAR system. When the ETKF/3DVAR hybrid system is employed, typhoon track forecast skills are greatly improved. For 36-h forecasts, the hybrid system has a lower root-mean-square error for wind and temperature at most levels, and specific humidity at low levels, compared to 3DVAR. It is also found that, on average, the use of the IASI radiance data along with AMSU-A radiance data in the hybrid system further increases the track, wind, and specific humidity forecast accuracy compared to the experiment without IASI radiance assimilation. 展开更多
关键词 hybrid system etkf ensemble spread radiance data typhoon tracks
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一种新的耦合模糊控制局地化的同化方法 被引量:5
9
作者 常明恒 摆玉龙 +2 位作者 马小艳 孟若玉 王丽丽 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期874-883,共10页
由于在数据同化过程中远距离的观测与同化状态之间存在着虚假相关,局地化方法受到广泛关注。同时,在集合数目较少的同化情况下,观测数据难以得到有效利用,使得同化效果欠佳。因此,提出了一种新的模糊控制局地化同化方法,通过模糊控制算... 由于在数据同化过程中远距离的观测与同化状态之间存在着虚假相关,局地化方法受到广泛关注。同时,在集合数目较少的同化情况下,观测数据难以得到有效利用,使得同化效果欠佳。因此,提出了一种新的模糊控制局地化同化方法,通过模糊控制算法判断观测点与状态更新点之间的距离,构造观测位置模糊权重。利用非线性Lorenz-96模型,比较分析模糊控制局地化同化(FLETKF)算法与模糊控制同化(FETKF)方法、局地化分析同化(LETKF)算法和集合转换卡尔曼滤波(ETKF)算法在非线性强迫参数变化时的性能,同时探讨了4种算法在不同强度下的优劣。研究结果表明,新方法能够获得更有效的观测权重,避免了远距离观测与状态变量之间的虚假相关,减小由于观测数据难以得到有效利用而带来的误差,在不同观测误差协方差情况下,随着集合数的增加,4种算法中FLETKF能够保持较好的鲁棒性,在观测误差协方差较大时,FLETKF方法的均方根误差(RMSE)相对FETKF方法的RMSE值减小98.2%,提高了同化精度,但在同化所需时间上,由于模糊控制局地化同化方法在判断观测点与状态更新点之间的距离,构造观测位置等价权重需要较长的额外时间,因此,并行计算的性能需进一步研究。 展开更多
关键词 模糊控制局地化同化(FLetkf) 模糊控制 局地化方法 集合转换卡尔曼滤波(etkf)
原文传递
GRAPES区域集合预报系统应用研究 被引量:65
10
作者 张涵斌 陈静 +2 位作者 智协飞 李应林 孙云 《气象》 CSCD 北大核心 2014年第9期1076-1087,共12页
为发展GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction System)区域集合预报系统(GRAPES Regional Ensemble Prediction System,GRAPES-REPS),采用集合变换卡尔曼滤波(ETKF)初值扰动方法以及多物理过程组合的模式扰动方法,基... 为发展GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction System)区域集合预报系统(GRAPES Regional Ensemble Prediction System,GRAPES-REPS),采用集合变换卡尔曼滤波(ETKF)初值扰动方法以及多物理过程组合的模式扰动方法,基于业务区域模式GRAPES_MesoV3.3.2.4构建了区域集合预报系统,进行了连续40 d的批量试验,重点分析了ETKF初值扰动的结构及其演变特征,并通过概率预报检验方法对GRAPES-REPS进行了集合预报系统性能检验和降水预报检验,分析了该系统对强降水个例的预报效果。试验结果表明,GRAPES-REPS能产生较合理的集合预报初值扰动,扰动结构随流型依赖并对观测有较好的响应,且扰动成员相互正交。扰动总能量分析表明集合扰动能够随预报时效保持合理增长状态。集合预报检验表明集合预报结果优于控制预报,集合成员间在72 h预报时效内能保持合理的集合离散度。将该区域集合预报系统与业务上基于WRF模式的区域集合预报系统WRF-REPS进行了降水预报对比,表明GRAPES-REPS的降水预报能力表现要优于业务WRF-REPS。强降水个例分析表明集合预报能较好预报出强降水中心,预报效果明显优于控制预报。 展开更多
关键词 GRAPES 区域集合预报 集合变换卡尔曼滤波(etkf) 多物理过程组合
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GRAPES全球集合预报的集合卡尔曼变换初始扰动方案初步研究 被引量:60
11
作者 马旭林 薛纪善 陆维松 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期526-536,共11页
初始扰动方案是集合预报研究的核心问题之一。文中根据最新提出的基于集合卡尔曼变换(ETKF)理论的集合初始扰动方案,利用模拟观测系统及其调整的观测误差与放大因子的方案,研究发展了针对中国GRAPES全球预报系统的集合初始扰动方案,建立... 初始扰动方案是集合预报研究的核心问题之一。文中根据最新提出的基于集合卡尔曼变换(ETKF)理论的集合初始扰动方案,利用模拟观测系统及其调整的观测误差与放大因子的方案,研究发展了针对中国GRAPES全球预报系统的集合初始扰动方案,建立了GRAPES全球集合预报系统。利用14个集合成员进行了近两个月的集合预报试验,重点研究了初始扰动的结构特征、扰动振幅以及扰动增长特征,分析了集合扰动初始场的质量与性能。初步试验结果表明,基于ETKF初始扰动方案的GRAPES全球集合初始扰动能够较好地反映分析误差方差的主要模态结构和扰动振幅,并具有比较合理的集合离散度。分析误差方差能够准确地反应模拟观测资料的空间分布特征。初始扰动方差近似等于预报误差方差,并对全球观测系统的空间变化具有准确的响应。集合扰动具有合适的增长率,在96h的预报时效内可以有效地保持适当的集合离散度。52d集合预报统计分析显示,北半球集合平均的预报质量评分相对于控制预报具有较明显的优势,副热带高压特征线的个例预报也表明GRAPES全球集合预报在短期预报时效内具有很好的预报效果。基于ETKF初始扰动方案的GRAPES全球集合预报系统显示出良好的发展前景和应用潜力。 展开更多
关键词 GRAPES 集合卡尔曼变换(etkf) 初始扰动 集合预报
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GRAPES-EPS系统的初值生成方法与对比试验研究 被引量:7
12
作者 王太微 陈德辉 吴曼丽 《气象与环境学报》 2014年第2期23-30,共8页
介绍了增长模繁殖法(BGM)和集合转化卡尔曼滤波法(ETKF)两种不同的模式初始扰动方法的基本原理,并以GRAPES中尺度模式为基础,利用两种初始扰动方法构建了两套中尺度集合预报系统。通过"圣帕"台风的个例试验,对比两种初始扰动... 介绍了增长模繁殖法(BGM)和集合转化卡尔曼滤波法(ETKF)两种不同的模式初始扰动方法的基本原理,并以GRAPES中尺度模式为基础,利用两种初始扰动方法构建了两套中尺度集合预报系统。通过"圣帕"台风的个例试验,对比两种初始扰动生成方法对降水预报结果的影响。结果表明:两种方法均可较好的捕捉中尺度强降水的过程信息,集合平均结果优于控制预报,并在一定程度上改善了强降水的落区和强度的预报;从邮票图和对集合预报系统的检验参数上来看,ETKF的集合离散度和特征值分布优于BGM方法,但对于降水结果 TS评分等的比较上来看,BGM的预报结果优于ETKF;另外,BGM方法和原理更简单,易于实现业务应用。 展开更多
关键词 集合预报 BGM方法 etkf方法
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区域集合预报系统的集合变换卡尔曼滤波初始扰动的余弦分析约束方案 被引量:5
13
作者 王秋萍 潘贤 +3 位作者 周勃旸 张瑜 马旭林 成巍 《大气科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1731-1745,共15页
基于GRAPES区域集合预报系统,针对初始扰动对预报误差描述能力依然不足的问题,在动力降尺度构造集合初始扰动的基础上,本文利用集合变换卡尔曼滤波(ETKF)方法更新集合扰动以捕获更多中小尺度扰动信息,提出并发展了一种融合资料同化分析... 基于GRAPES区域集合预报系统,针对初始扰动对预报误差描述能力依然不足的问题,在动力降尺度构造集合初始扰动的基础上,本文利用集合变换卡尔曼滤波(ETKF)方法更新集合扰动以捕获更多中小尺度扰动信息,提出并发展了一种融合资料同化分析增量特征信息的新的分析约束扰动方法——余弦分析约束扰动,对ETKF更新后集合初始扰动的不合理信息进行适应性自主调整,使得不同空间尺度的初始扰动物理结构和振幅尽可能与相应的预报误差结构和振幅相一致。试验结果表明,随天气形式的持续演变,强降水区域分析约束调整的集合初始扰动的中小尺度信息明显更为丰富,且温度扰动显示出更明显的优势;在模式积分初期,余弦分析约束扰动方案的集合离散度和扰动能量在空间分布与演变特征等方面均表现出更为合理的发展趋势,初始扰动质量及预报性能由此得到了有效改善。 展开更多
关键词 集合预报 初始扰动 etkf(Ensemble Transform Kalman Filter) 分析增量 分析约束
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台风“灿鸿”(1509)的适应性观测敏感区特征及其模拟观测同化研究 被引量:1
14
作者 陈思远 马旭林 +2 位作者 孙璐 潘贤 宏观 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期139-151,共13页
适应性观测可以改善资料同化和预报质量。本文利用集合卡尔曼变换适应性观测系统对2015年09号台风“灿鸿”进行了观测敏感区识别,并以第一目标时刻的观测敏感区为基础,运用观测系统模拟试验方法获取模拟的适应性观测资料。基于WRF中尺... 适应性观测可以改善资料同化和预报质量。本文利用集合卡尔曼变换适应性观测系统对2015年09号台风“灿鸿”进行了观测敏感区识别,并以第一目标时刻的观测敏感区为基础,运用观测系统模拟试验方法获取模拟的适应性观测资料。基于WRF中尺度同化和预报系统,开展了适应性观测敏感区模拟资料的同化和预报试验。研究发现,台风“灿鸿”(1509)的观测敏感区主要位于台风中心的东北侧及东南侧。同化敏感区内模拟观测资料比同化常规观测资料能更好地改善分析质量和高度、台风路径的预报质量,但对降水的预报改善较弱。 展开更多
关键词 资料同化 OSSE 适应性观测 目标观测 敏感区 etkf
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基于集合卡尔曼变换的目标观测敏感区识别系统优化及影响试验 被引量:13
15
作者 马旭林 于月明 +1 位作者 姜胜 李炬 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期749-757,共9页
在基于集合卡尔曼变换(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)方法的适应性观测系统的基础上,考虑湿度因子作用并增加对流层低层的大气运动信息,发展了更加适用于我国中尺度高影响天气系统敏感区识别的优化方案。针对环北京夏季暴雨... 在基于集合卡尔曼变换(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)方法的适应性观测系统的基础上,考虑湿度因子作用并增加对流层低层的大气运动信息,发展了更加适用于我国中尺度高影响天气系统敏感区识别的优化方案。针对环北京夏季暴雨和冬季降雪的高影响天气个例,分别设计4组试验进行观测敏感区识别试验,考察了优化方案目标观测敏感区识别质量,并对分析和预报结果进行了评估。结果表明:优化方案的目标观测敏感区识别效果最佳,对环北京夏季暴雨和冬季降雪天气的目标观测敏感区质量有明显改善,湿度因子可使最强观测敏感区更加集中,对夏季降水敏感区的影响比冬季降雪天气更加明显。低层大气信息的引入对最强观测敏感区的准确识别也具有重要的积极作用。目标观测敏感区的目标资料对分析和短期预报质量具有明显的正贡献。 展开更多
关键词 目标观测 集合卡尔曼变换 观测敏感区 资料同化
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局地化方法在集合转换卡尔曼滤波同化的适用性研究 被引量:5
16
作者 韩培 舒红 +1 位作者 许剑辉 王建林 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2016年第9期1184-1190,共7页
为了探索协方差局地化(Covariance Localization,CL)方法在集合转换卡尔曼滤波(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)同化的适用性,本文在理论上分析了CL方法应用于ETKF同化存在的困难,发展了一种适用于ETKF同化的对集合扰动进行舒... 为了探索协方差局地化(Covariance Localization,CL)方法在集合转换卡尔曼滤波(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)同化的适用性,本文在理论上分析了CL方法应用于ETKF同化存在的困难,发展了一种适用于ETKF同化的对集合扰动进行舒尔积运算的近似CL方法,并结合Lorenz-96模型对近似CL方法的适用性及其对同化结果的影响进行了分析。研究结果表明:CL方法不仅能消除背景误差协方差矩阵中的伪相关,还能增加背景误差协方差矩阵的秩,但CL方法并不能直接用于ETKF同化;近似CL方法可应用于ETKF同化中,但近似舒尔积破坏了ETKF同化系统的动态平衡,导致同化结果误差较大;与CL方法相反,局地化分析(Local Analysis,LA)方法可直接应用于ETKF同化,并能较好地消除ETKF同化的背景误差协方差矩阵的伪相关,获得较优的同化结果。 展开更多
关键词 协方差局地化 集合转换卡尔曼滤波 同化 伪相关
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联合资料同化理论及其研究进展 被引量:4
17
作者 李崇银 黄红艳 +1 位作者 陈超辉 桂发银 《测绘科学技术学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期343-348,共6页
联合资料同化是在"集合预报与资料同化一体化"的思想框架下研究发展的一种数值预报新理论和新方法。它在变分同化系统框架的基础上,充分利用集合预报结果,构造"流依赖"的背景误差协方差,提高对不同尺度天气系统背... 联合资料同化是在"集合预报与资料同化一体化"的思想框架下研究发展的一种数值预报新理论和新方法。它在变分同化系统框架的基础上,充分利用集合预报结果,构造"流依赖"的背景误差协方差,提高对不同尺度天气系统背景误差协方差的刻画能力,进而改善分析和预报的质量。目前该方法已引起国际各主要气象业务中心广泛关注,极具业务应用潜力。本文以联合ETKF-3D-Var为例简要介绍了联合资料同化理论及其研究进展,也说明了联合资料同化的应用前景。 展开更多
关键词 联合资料同化 集合卡尔曼滤波变换 三维 四维变分同化 集合预报
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ASSIMILATION OF REAL OBSERVATIONAL DATA WITH THE GSI-HYBRID DATA ASSIMILATION SYSTEM TO IMPROVE TYPHOON FORECAST 被引量:6
18
作者 李泓 骆婧瑶 陈葆德 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2015年第4期400-407,共8页
A hybrid GSI (Grid-point Statistical Interpolation)-ETKF (Ensemble Transform Kalman Filter) data assimila- tion system has been recently developed for the WRF (Weather Research and Forecasting) model and tested ... A hybrid GSI (Grid-point Statistical Interpolation)-ETKF (Ensemble Transform Kalman Filter) data assimila- tion system has been recently developed for the WRF (Weather Research and Forecasting) model and tested with simu- lated observations for tropical cyclone (TC) forecast. This system is based on the existing GSI but with ensemble back- ground information incorporated. As a follow-up, this work extends the new system to assimilate real observations to further understand the hybrid scheme. As a first effort to explore the system with real observations, relatively coarse grid resolution (27 km) is used. A case study of typhoon Muifa (2011) is performed to assimilate real observations in- cluding conventional in-situ and satellite data. The hybrid system with flow-dependent ensemble eovariance shows sig- nificant improvements with respect to track forecast compared to the standard GSI system which in theory is three di- mensional variational analysis (3DVAR). By comparing the analyses, analysis increments and forecasts, the hybrid sys- tem is found to be potentially able to recognize the existence of TC vortex, adjust its position systematically, better de- scribe the asymmetric structure of typhoon Muifa and maintain the dynamic and thermodynamic balance in typhoon ini- tial field. In addition, a cold-start hybrid approach by using the global ensembles to provide flow-dependent error is test- ed and similar results are revealed with those from cycled GSI-ETKF approach. 展开更多
关键词 hybrid data assimilation GSI etkf tropical cyclone
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Research on data assimilation strategy of turbulent separated flow over airfoil 被引量:4
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作者 Ying ZHANG Lin DU +1 位作者 Weiwei ZHANG Zichen DENG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2022年第4期571-586,共16页
In order to increase the accuracy of turbulence field reconstruction,this paper combines experimental observation and numerical simulation to develop and establish a data assimilation framework,and apply it to the stu... In order to increase the accuracy of turbulence field reconstruction,this paper combines experimental observation and numerical simulation to develop and establish a data assimilation framework,and apply it to the study of S809 low-speed and high-angle airfoil flow.The method is based on the ensemble transform Kalman filter(ETKF)algorithm,which improves the disturbance strategy of the ensemble members and enhances the richness of the initial members by screening high flow field sensitivity constants,increasing the constant disturbance dimensions and designing a fine disturbance interval.The results show that the pressure distribution on the airfoil surface after assimilation is closer to the experimental value than that of the standard Spalart-Allmaras(S-A)model.The separated vortex estimated by filtering is fuller,and the eddy viscosity field information is more abundant,which is physically consistent with the observation information.Therefore,the data assimilation method based on the improved ensemble strategy can more accurately and effectively describe complex turbulence phenomena. 展开更多
关键词 turbulence data assimilation ensemble disturbance strategy large angle of attack separation ensemble transform Kalman filter(etkf)
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基于集合卡尔曼变换的区域集合预报初步研究 被引量:15
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作者 龙柯吉 陈静 +1 位作者 马旭林 纪永明 《成都信息工程学院学报》 2011年第1期37-46,共10页
为了深入研究集合卡尔曼变换(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)初值扰动方法,提高集合预报质量,从全球大集合预报资料中提取初始扰动场,建立区域模式的ETKF初值扰动方案,对2008年7月22日发生在中国东部的一次暴雨过程进行集合预... 为了深入研究集合卡尔曼变换(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)初值扰动方法,提高集合预报质量,从全球大集合预报资料中提取初始扰动场,建立区域模式的ETKF初值扰动方案,对2008年7月22日发生在中国东部的一次暴雨过程进行集合预报试验,并分析ETKF方案构造的扰动场特征和集合预报效果。结果表明,由ETKF初始扰动方案产生的扰动场大小与分布合理,能够反映观测站点的空间分布,能够保持所有正交、不相关方向的误差方差。集合预报降水落区相对控制预报有所改善,集合平均小雨和中雨TS评分和BS评分总体优于控制预报。24h集合预报的Talagrand分布优于36h预报。试验结果揭示了ETKF初值扰动方案的基本性质及利用ETKF方法进行区域集合预报的可行性。 展开更多
关键词 气象学 数值预报 集合预报 集合卡尔曼变换 GRAPES区域模式 TIGGE资料
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